WWW.KNIGA.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Книги, пособия, учебники, издания, публикации

 

Pages:   || 2 |

«1. Информация из ФГОС, относящаяся к дисциплине 1.1. Вид деятельности выпускника Дисциплина охватывает круг вопросов, относящихся к виду деятельности выпускника: ...»

-- [ Страница 1 ] --

1. Информация из ФГОС, относящаяся к дисциплине

1.1. Вид деятельности выпускника

Дисциплина охватывает круг вопросов, относящихся к виду деятельности выпускника:

производственно-технологическая,

научно-исследовательская.

1.2. Задачи профессиональной деятельности выпускника

В дисциплине рассматриваются указанные в ФГОС задачи профессиональной деятельности выпускника:

производственно-технологическая деятельность:

организация рабочих мест, их техническое оснащение с размещением технологического оборудования;

обслуживание технологического оборудования для реализации производственных процессов;

участие в работах по доводке и освоению технологических процессов в ходе подготовки производства новой продукции.

научно-исследовательская деятельность:

изучение научно-технической информации, отечественного и зарубежного опыта по направлению исследований в области машиностроительного производства.

1.3. Перечень компетенций, установленных ФГОС В процессе освоения данной дисциплины студент формирует и демонстрирует следующие общепрофессиональные компетенции при освоении ООП ВПО, реализующей ФГОС ВПО:

– способность обеспечивать технологичность изделий и процессов их изготовления, умение контролировать соблюдение технологической дисциплины при изготовлении изделий (ПК-1);

– способность обеспечивать техническое оснащение рабочих мест с размещением технологического оборудования, умение осваивать вводимое оборудование (ПК-2);

– способность участвовать в работах по доводке и освоению технологических процессов в ходе подготовки производства новой продукции, проверять качество монтажа и наладки при испытаниях и сдаче в эксплуатацию новых образцов изделий, узлов и деталей выпускаемой продукции (ПК-3);

– умение выбирать основные и вспомогательные материалы и способы реализации основных технологических процессов и применять прогрессивные методы эксплуатации технологического оборудования при изготовлении изделий машиностроения (ПК-6);

– систематически изучать научно-техническую информацию, отечественный и зарубежный опыт по соответствующему профилю подготовки (ПК-17).



1.4. Перечень знаний и умений, установленных ФГОС Знать:

– методические, нормативные и руководящие материалы, касающиеся выполняемой работы;

– правила и условия выполнения работ;

– принципы работы, технические характеристики, конструктивные особенности разрабатываемых и используемых технических средств.

Уметь:

– выполнять работы в области научно-технической деятельности по проектированию, информационному обслуживанию, организации производства, труда и управления, метрологическому обеспечению, техническому контролю машиностроительного производства.

2. Цели и задачи освоения программы дисциплины Основная цель дисциплины - подготовка специалиста к разработке технологических процессов с применением способов сварки плавлением и давлением и к созданию неразъемных соединений из конструкционных материалов с заданными свойствами путем обоснованного выбора метода сварки, параметров режима и сварочного материала.

Задачи дисциплины - формирование навыков и умений по следующим направлениям деятельности:

- понимание физической сущности и особенностей реализации широко применяемых в производстве и новых методов сварки плавлением и давлением;

- разработка технологического процесса получения неразъемных соединений из конструкционных материалов с требуемыми характеристиками путем обоснованного выбора метода сварки плавлением или давлением, параметра режима и сварочного материала;

- разработка технических заданий на конструирование технологической оснастки и специализированного сварочного оборудования.

3. Место дисциплины в структуре ООП Дисциплина «Технология сварки плавлением и давлением» является профессиональной дисциплиной учебного плана подготовки бакалавров по направлению 150700 «Машиностроение», профиль «Оборудование и технология сварочного производства».

Для изучения дисциплины необходимо освоение содержания дисциплин: Физика, Химия, Математика, Технология конструкционных материалов, Материаловедение, Электротехника и основы электроники, Теория сварочных процессов.

Знания и умения, приобретаемые студентами после освоения содержания дисциплины, будут использоваться в ряде курсов профессиональных дисциплин: Специальные методы сварки и пайка, Производство сварных конструкций; Проектирование сборочно-сварочных приспособлений, Дипломное проектирование.

4. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины (результаты освоения дисциплины) – умение выбирать способы сварки и сварочные материалы, профиль и размеры кромок свариваемого соединения, обоснованные требования к сварным швам на стадии разработки технологического процесса (СК-7);

– способность обеспечивать требования процедур хранения и использования сварочных материалов при изготовлении и монтаже металлических конструкций (СК-12);

– умение проверить перед началом сварки соответствие подготовки кромок под сварку (форма и размеры) (СК-13).

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

знать:

– теоретические основы сварки плавлением и давлением;

– технологию и оборудование дуговой и контактной сварки;

– основные направления и перспективы развития сварки плавлением и давлением;

– методы расчета и экспериментального определения технологических параметров процесса при применении различных способов сварки плавлением и давлением;

– методы выбора эффективного способа сварки исходя из особенностей свариваемых материалов и эксплуатационных требований к неразъемному соединению;

– методы выбора сварочного оборудования и расчета основных его пара метров с учетом конструктивно-технологических параметров сварных соединений.

уметь:

– Проводить анализ и разработку основ технологии с применением сварки плавлением и давлением.

– Обосновывать технические требования к приспособлениям, оснастке и сварочному оборудованию, с помощью которых будет реализован процесс сварки изделия.

– Определять расчетным путем и экспериментально основные параметры режимов сварки плавлением и давлением.

владеть:

– навыками обращения с оборудованием для ручной дуговой и газовой сварки;

– навыками обращения с оборудованием для автоматической сварки под слоем флюса;

– навыками обращения с оборудованием для контактной сварки;

– навыками обращения с оборудованием для сварки в защитных газах.

5. Основная структура дисциплины.

Таблица 1. Структура дисциплины 6. Содержание дисциплины 6.1. Перечень основных разделов дисциплины 1. Введение. Классификация способов сварки 2. Типы сварных соединений и швов.

3. Характеристики дуги и особенности выбора источника питания для сварки.

4. Технология способов сварки плавлением.

5. Технология контактной сварки 6. Специальные методы сварки плавлением и давлением.

7. Методы расчетно-экспериментального определения параметров режима сварки плавлением.

8. Технология сварки металлов и сплавов.

9. Дефекты соединений и методы их исправления.

6.2. Краткое описание содержания теоретической части разделов и тем дисциплины Тема 1. Введение. Классификация способов сварки Для получения неразъёмного соединения при сварке плавлением кромки металла свариваемых элементов (основной металл) и дополнительный металл (сварочная проволока и др.) в месте соединения расплавляются, самопроизвольно или принудительно сливаются в общую сварочную ванну, в которой происходят физико-химические процессы и устанавливаются металлические связи.

При удалении источника нагрева металл сварочной ванны кристаллизуется, образуя сварной шов. Металл шва обычно значительно отличается от основного свариваемого металла по химическому составу и структуре, так как имеет литую структуру. Рядом со швом в основном металле под действием термического цикла сварки образуется зона термического влияния различной протяженности. ЗТВ это участок основного металла, который нагревался в интервале температур плавления и подвергся действию напряжений во время сварки, в результате чего в металле происходят структурные изменения.

Металл шва и основной металл зоны термического влияния, в котором произошли структурные изменения, называются сварным соединением. Механические, коррозионные и другие свойства сварного соединения могут существенно отличаться от свойств основного металла. При равенстве показателей механических свойств сварного соединения и исходного металла, сварное соединение должно быть равнопрочно основному металлу.

В качестве источника теплоты при сварке плавлением можно использовать различные источники нагрева: электрическую дугу (электродуговая сварка), теплоту шлаковой ванны (электрошлаковая сварка); энергию струи ионизированных газов (плазменная сварка); теплоту, выделяемую в изделии в результате преобразования кинетической энергии электронов (электроннолучевая сварка); когерентный световой луч лазера (лазерная сварка); энергию при сжигании горючего газа в кислороде (газовая сварка) и другие.

Основной способ сварки плавлением — электродуговая сварка, имеет много разновидностей, связанных со степенью механизации: ручная, механизированная, автоматическая, с применением различных защитных веществ — толстого покрытия на электродах (при ручной сварке), флюсов, защитных газов или порошковой проволоки при механизированной сварке, контролируемой атмосферы (защитных газов или вакуума) при некоторых способах дуговой и электронно-лучевой сварки. Сварка плавлением применяется для весьма широкого спектр материалов: углеродистые, высокоуглеродистые, высоколегированные стали, цветные металлы и сплавы, а также неметаллы — стекло, керамика, графит, Все указанные особенности значительно усложняют задачи, которые стоят перед инженерами-технологами, разрабатывающими технологический процесс сварки плавлением. Разработанный технологический процесс сварки не только должен обеспечивать получение надёжных сварных соединений и конструкций, отвечающих всем эксплуатационным требованиям, но должен также допускать максимальную степень комплексной механизации и автоматизации всего производственного процесса изготовления изделия, должен также быть экономически обоснованным по расходу энергии, сварочных материалов, затрат человеческого труда.

Сварка классифицируется по: техническим, технологическим, физическим признакам, ГОСТ 19521-74. Классификация по физическим признакам представлена на рис.1.

Термический класс сварки включает виды сварки, осуществляемые плавлением с использованием тепловой энергии.

Термомеханический класс включает в себя виды сварки, осуществляемые с использованием тепловой энергии и давления на свариваемые детали.

Механический класс включает виды сварки, осуществляемые с использованием механической энергии и давления.

Дуговая сварка классифицируется по следующим технологическим признакам.

1. По виду электрода: штучным, ленточным (сплошного сечения и порошковая), проволочным (сплошного сечения и порошковая), плавящимся, неплавящимся (с применением и без применения присадочной сварочной проволоки).

Рис. 1. Классификация сварки по Рис. 2. Классификация сварки 2. По виду дуги: свободной, сжатой.

3. По роду и полярности тока: переменный ток (промышленной и повышенной частоты), постоянный ток прямой полярности, постоянный ток обратной полярности, пульсирующим током.

4. По характеру воздействия дуги на основной металл: прямого действия, косвенного действия, трехфазной дугой.

5. По степени погружения дуги: нормальной дугой, погружённой дугой.

6. По числу дуг с раздельным питанием: однодуговая, двухдуговая, многодуговая.

7. По числу электродов с общим подводом сварочного тока: одноэлектродная, двухэлектродная, многоэлектродная.

8. По наличию и направлению колебаний электрода относительно шва:

без колебаний, с продольными колебаниями, со сложными колебаниями, с поперечными колебаниями.

9. По наличию внешнего воздействия при формировании шва: со свободным формированием, с принудительным формированием.

Классификация сварки по техническим признакам представлена на рис. 2.

В зависимости от условий проведения сварки её классифицируют по способу защиты сварочной ванны от окружающей среды. Комбинированная защита представляет использование нескольких способов, например — газошлаковая.

Процесс сварки может быть непрерывным, подразумевается, что параметры режима постоянны во времени. Использование прерывистых (импульсных) процессов позволяет значительно расширить технологические возможности сварки. При использовании импульсных технологий можно уменьшить толщины свариваемых материалов, получить более благоприятную структуру сварного шва вследствие изменения термического цикла сварки, обеспечить управляемый перенос электродного металла при сварке.

Тема 2. Классификация сварных соединений и швов Сварной шов определяет геометрическую форму, сплошность, прочность и другие свойства металла непосредственно в месте сварки. Свойства сварного соединения определяются свойствами металла шва и зоны термического влияния. Необходимо учитывать и некоторую часть основного металла, прилегающую к зоне термического влияния и определяющую концентрацию напряжений в месте перехода от металла шва к основному металлу и пластических деформаций в зоне термического влияния, что отражается на характере и распределении усилий, действующих в сварном соединении.

Классификация сварных соединений производится по основному признаку — по взаимному расположению свариваемых деталей друг относительно друга. При этом различают следующие типы сварных соединений:

стыковые, угловые, тавровые и нахлёсточные соединения.

Данная классификация соединений подразумевает расположение свариваемых элементов в одной плоскости, под углом 90° и также расположение соединяемых деталей под острыми и тупыми углами.

Классификация сварных швов производится по следующим признакам.

1. По форме поперечного сечения: стыковые швы; угловые швы.

При этом угловыми швами можно выполнить угловые, тавровые и нахлёсточные соединения. Угловые и стыковые швы имеют разную геометрию. Угловые швы имеют основной параметр - катет шва, стыковые - высоту усиления и ширину шва.

2. По положению, в котором осуществляется сварка: нижнее; «в лодочку»; горизонтальное; вертикальное; потолочное; полугоризонтальное; полувертикальное; полупотолочное.

3. По конфигурации сварного шва: прямолинейные; криволинейные;

кольцевые.

4. По протяжённости сварного шва: сплошные; прерывистые. При этом сплошные швы делятся на короткие - длиной до 250...300 мм, средние мм и длинные а - свыше 1000 мм. Прерывистые в свою очередь делят на цепное и шахматное расположение швов на сварном соединении.

5. По применяемому способу сварки: швы, выполненные ручной дуговой сваркой плавящимся электродом; швы, выполненные сваркой в среде активных газов плавящимся электродом и т.д.

Данный признак классификации может иметь столько пунктов, сколько на настоящее время будет иметься способов сварки.

6. По способу удержания расплавленного металла: швы, выполненные без подкладок и подушек; швы, выполненные на съёмных стальных а и остающихся а подкладках; швы, выполненные на медных, флюсомедных, керамических и асбестовых подкладках; швы, выполненные на газовых а и флюсовых а подушках.

7. По количеству наложенных слоев: односторонние швы; двухсторонние швы; многослойные швы; многослойные, многопроходные швы а.

8. По применяемому при сварке металлу: швы цветных металлов и сплавов; швы углеродистых и легированных сталей и т. д., в зависимости от используемого материала.

9. По расположению шва на сварном соединении: под острыми и тупыми углами; под прямым углом; расположенные в одной плоскости.

10. По действующему на сварной шов усилию: фланговые; лобовые;

комбинированные; косые; прорезные.

11. По объёму наплавленного металла: нормальные; ослабленные; усиленные.

12. По расположению на сварной конструкции: продольные, поперечные.

По форме сопряжения свариваемых элементов можно выделить следующие основные типы сварных соединений и в отдельную группу отнести торцевые соединения, применение которых весьма ограничено.

По форме поперечного сечения швы могут быть без разделки кромок, с односторонней разделкой кромок, с двусторонней разделкой кромок. Тавровые, нахлёсточные и угловые соединения могут быть выполнены отрезками швов небольшой протяжённости — точечными швами.

Форму разделки кромок и их сборку под сварку характеризуют четыре основных конструктивных элемента: зазор, притупление, угол скоса кромки и угол разделки кромок. Размеры и предельные отклонения указанных параметров регламентируются стандартами на сварные швы и соединения почти для всех способов сварки, указанные в разделе обозначение сварных соединений.

Существующие способы дуговой сварки без разделки кромок позволяют сваривать металл ограниченной толщины (при односторонней сварке ручной — до 4мм, механизированной под флюсом — до 18 мм). Поэтому при сварке металла большой толщины необходимо разделывать кромки. Угол скоса кромки обеспечивает определённую величину угла разделки кромок, что необходимо для доступа дуги в глубь соединения и полного проплавления кромок на всю их толщину.

Стандартный угол разделки кромок в зависимости от способа сварки и типа соединения изменяется в пределах от 60° до 20°. Тип разделки и величина угла разделки кромок определяют количество необходимого дополнительного металла для заполнения разделки, а значит, производительность сварки. Так, например, Х-образная разделка кромок по сравнению с Vобразной позволяет уменьшить объём наплавленного металла в 1.7...1.8 раза (рис. 3.). При этом значительно уменьшается время на обработку свариваемых кромок, обеспечивается более благоприятная ситуация для снижения сварочных деформаций и напряжений. Правда, в этом в ряде случаев возникает необходимость вести сварку с одной стороны шва в более неудобном пространственном положении или кантовать свариваемое изделие. А в ряде Притупление с обычно составляет 2 мм. Его назначение - обеспечить правильное формирование обратного валика и предотвратить прожоги корне шва. Зазор обычно равен 1.5...2.0 мм, так как при принятых углах разделки кромок наличие зазора необходимо для провара корня шва, но в отдельных случаях при той или иной технологии сварки зазор между свариваемыми деталями может быть равным нулю или достигать 8.0 мм и более.

Для всех типов швов важны полный провар кромок соединяемых элементов и внешняя форма шва, как с лицевой стороны (так называемое усиление шва), так и с обратной стороны, форма обратного валика. В стыковых, особенно односторонних швах трудно проваривать кромки притупления на всю их толщину без специальных приёмов, предупреждающих прожог и обеспечивающих хорошее формирование обратного валика. Для выполнения данного вида работ сварщики должны иметь достаточно высокую квалификацию. В противном случае используют двухстороннюю разделку кромок или закладывают в технологический процесс автоматические способы сварки.

Важное значение имеет образование плавного перехода металла лицевого и обратного валиков к основному металлу, так как это обеспечивает высокую прочность соединения при действии динамических нагрузкок. В угловых швах также бывает трудно проварить корень шва на всю его толщину, особенно при сварке наклонным электродом. Для этих швов рекомендуется вогнутая форма поперечного сечения шва с плавным переходом к основному металлу, что снижает концентрацию напряжений в месте перехода и повышает прочность соединения при динамических и знакопеременных нагрузках. При этом действительное значение расчётного катета должно быть не менее допустимого значения. В противном случае шов будет ослаблен и снижена несущая способность сварного соединения.

Тема 3. Характеристики дуги и особенности выбора источника питания для сварки Сварочная дуга является мощным дуговым разрядом в ионизированной среде газов и паров металла. Характеристиками дуги являются ее ток Iд и напряжение Uд.

Статическая вольтамперная характеристика дуги (рис. 4.а) показывает зависимость Uд = f(Iд) при Iд = const. Она имеет три характерных участка: падающий I, жесткий II и возрастающий III.

Рис. 4. Характеристики - а) статические вольт-амперные дуги б) внешние источников питания: 1 – падающие; 2 – пологопадающие; 3 – жесткие; 4 – возрастающие в) внешняя характеристика источника питания и вольт-амперная характеристика дуги: IA – ток зажигания дуги; IB – ток устойчивого горения дуги Крутопадающая характеристика дуги (участок I) бывает при плотности тока не более 10–12 А/мм2. При увеличении Iд увеличиваются поперечное сечение столба дуги и электропроводность, причем увеличение последних идет с некоторым опережением роста тока дуги. Поэтому на участке I напряжение дуги при увеличении тока падает.

При дальнейшем увеличении Iд (участок II) пропорционально ему растут площадь поперечного сечения и плотность тока. В связи с этим напряжение дуги остается практически неизменным. Такое состояние характерно для дуг с плотностью тока до 80 А/мм2, т.е. практически во всем диапазоне режимов сварки штучными электродами, неплавящимися электродами и под флюсом.

При сварке плавящимся электродом в защитных газах на форсированных режимах под флюсом (когда плотность тока более 80 А/мм2), при увеличении Iд, резервы роста сечения столба дуги исчерпаны, поэтому он сжимается и вызывает увеличение напряжения Uд. На таких режимах статическая характеристика дуги (участок III) становится возрастающей.

В процессе сварки дуга и источник ее питания образуют взаимосвязанную систему.

Устойчивость горения дуги и стабильность режима сварки зависят как от условий существования дугового разряда, так и от свойств и параметров источников питания и, в первую очередь, от внешней характеристики источника.

Внешней характеристикой источника питания сварочной дуги называется зависимость между напряжением на его зажимах Uип и током Icв, протекающим в сварочной цепи при нагрузке, т.е. Uип = f (Icв).

Существуют следующие внешние характеристики источников питания:

падающие, пологопадающие, жесткие, возрастающие (рис.4, б).

Установившийся режим работы системы определяется точкой пересечения (рис.4, в) внешней характеристики источника 1 и вольт-амперной характеристики 2 дуги, т. е. для нормального протекания процесса сварки необходимо равенство напряжений на дуге и клеммах источника питания (Uд = Uип). Однако устойчивое ее горение будет при токе, соответствующем точке В. Ток, соответствующий точке А(IA), является током зажигания дуги. После появления последней, он автоматически повысится до рабочей величины Iв.

Выбор источника питания сварочной дуги по типу внешней характеристики производится в зависимости от способа сварки.

характеристика источника должна быть пологопадающей или жесткой, но в меньшей степени, чем характеристика дуги. И при возрастающей, вольтамперной характеристике дуги принимается источник питания с жесткой или слегка возрастающей характеристикой.

При ручной сварке, как правило, наблюдаются значительные колебания длины дуги, а соответственно и напряжения на дуге, но режим сварки при этом должен быть стабильным.

Значит в этом случае, чем круче характеристика источника питания, тем более устойчива дуга, т.е. тем меньше изменение тока при изменении длины дуги.

При автоматической сварке плавящимся электродом происходит саморегулирование, при котором длина дуги после ее изменения восстанавливается автоматически за счет изменения тока и соответственно скорости плавления проволоки. Явление саморегулирования наиболее сильно проявляется при повышении плотности тока в электроде и уменьшении крутизны внешней характеристики источника питания.

Следовательно, источники питания сварочной дуги с крутопадающей внешней характеристикой используются, как правило, при ручной сварке, при сварке неплавящимся электродом в среде защитных газов и сварке под флюсом при сравнительно небольших плотностях тока.

Источники питания с другими типами внешних характеристик рекомендуются для сварки и наплавки под флюсом на форсированных режимах со значительной плотностью тока, сварки тонкой проволокой, электрошлаковой и др.

Источник питания должен быть подобран с такой внешней характеристикой, при которой система “дуга – источник питания” в рабочем режиме будет устойчива.

Источники питания должны удовлетворять следующим основным требованиям:

- возможности функционирования при периодических коротких замыканиях сварочной цепи, происходящих как в процессе сварки, так и при зажигании дуги;

- значение тока короткого замыкания должно быть в 1,5–2 раза больше значения рабочего тока;

- напряжение холостого хода источника должно позволять легко зажигать дугу, обеспечивать устойчивое ее горение и быть безопасным для сварщика при соблюдении им правил техники безопасности;

- возможности регулирования сварочного тока в широком диапазоне.

Тема 4. Сварка металлическим покрытым электродом При ручной дуговой сварке покрытыми металлическими электродами, сварочная дуга горит с электрода на изделие, оплавляя кромки свариваемого изделия и расплавляя металл электродного стержня и покрытие электрода.

Кристаллизация основного металла и металла электродного стержня образует сварной шов.

электродное покрытие – многокомпонентная смесь металлов и их оксидов. По функциональным признакам компоненты электродного покрытия разделяют:

расплавленного металла от активных газов атмосферного воздуха, раскислители, рафинирующие и легирующие элементы; связующие; пластификаторы.

Техника выполнения шва. Зажигание сварочной дуги. Перед зажиганием (возбуждением) дуги следует установить необходимую силу сварочного тока, которая зависит от марки электрода, типа сварного соединения, положения шва в пространстве и др.

Зажигание (возбуждение) производиться двумя способами. При первом способе электрод подводят перпендикулярно к месту начала сварки и после сравнительно легкого прикосновения к изделию отводят верх на расстояние 25 мм. Второй способ напоминает процесс, зажигая спички. При обрыве дуги повторное зажигание ее осуществляется впереди кратера на основном металле с возвратом к наплавленному металлу для вывода на поверхность загрязнений, скопившихся в кратере. После этого сварку ведут в нужном направлении.

Применение того или иного способа зажигания дуги зависит от условий сварки и от навыка сварщика.

Положение и перемещение электрода при сварке. Положение электрода зависит от положения шва в пространстве. Различают следующие положения швов: нижнее, вертикальное и горизонтальное на вертикальной плоскости, потолочное. Сварку вертикальных швов можно выполнять сверху вниз и снизу вверх.

При сварке в нижнем положении электрод имеет наклон от вертикали в сторону направления сварки. Перемещение электрода при сварке может осуществляться способами "к себе" и "от себя".

При отсутствии поперечных колебательных движений конца электрода ширина валика равна (0,8 - 1,5) d электрода. Такие швы (или валики) называют узкими, или ниточными. Их применяют при сварке тонкого металла и при наложении первого слоя в многослойном шве.

Получение средних швов (или валиков), ширина которых обычно не более (2 - 4) d электрода, возможно за счет колебательных движений конца электрода. Существуют различные варианты колебательных движений конца электрода.

Порядок выполнения швов. В зависимости от длины различают короткие (250 300 мм), средние (350 1000 мм) и длинные (более 1000 мм) швы.

В зависимости от размеров сечения швы выполняют однопроходными или однослойными, многопроходными или многослойными. Однопроходная сварка производительна и экономична, но металл шва недостаточно пластичен вследствие грубой столбчатой структуры металла шва и увеличенной зоны перегрева. В случае многослойной сварки каждый нижележащий валик проходит термическую обработку при наложении последующего валика, что позволяет получить измельченную структуру металла шва и соответственно повышенные механические свойства шва и сварочного соединения.

Расположение слоев при многослойной сварке бывает трех видов наложения; последовательное каждого слоя по всей длине шва, "каскадным" способом и способом "горки". Оба последних способа применяют при сварке металла значительной толщины (более 20 25 мм). При выполнении многослойных швов особое внимание следует уделять качественному выполнению первого слоя в корне шва. Провар корня шва определяет прочность всего многослойного шва.

Силу сварочного тока выбирают в зависимости от марки и диаметра электрода, при этом учитывают положение шва в пространстве, вид соединения, толщину и химический состав свариваемого металла, а также температуру окружающей среды. При учете всех указанных факторов необходимо стремиться работать на максимально возможной силе тока.

Достоинства способа: простота оборудования; возможность сварки во всех пространственных положениях; возможность сварки в труднодоступных местах; быстрый, по времени переход от одного вида материала к другому;

большая номенклатура свариваемых металлов.

Недостатки способа: большие материальные и временные затраты на подготовку сварщика; качество сварного соединения и его свойства во многом определяются субъективным фактором; низкая производительность (пропорциональна сварочному току, увеличение сварочного тока приводит к разрушению электродного покрытия); вредные и тяжёлые условия труда, использование ручного труда рабочих высокой квалификации. В практике сварочного производства известны попытки уменьшить названные недостаток ручной дуговой сварки. Известны способы: сварка электродами повышенного диаметра (до 10 мм), сварка пучком электродов, сварка с глубоким проваром (или сварка опиранием электрода), сварка лежачим и наклонным электродами и т.д.

Рациональные области применения: сварка на монтаже; сварка непротяжённых швов.

Тема 5. Технологические особенности сварки в защитных газах Сварка неплавящимся электродом в среде инертных защитных газов - TIG (Tungsten Inert Gas). При сварке неплавящимся электродом в защитном газе в зону дуги, горящей между неплавящимся электродом и изделием через сопло подаётся защитный газ, защищающий неплавящийся электрод и расплавленный основной металл от воздействия активных газов атмосферы. Теплотой дуги расплавляются кромки свариваемого изделия. Расплавленный металл сварочной ванны, кристаллизуясь, образует сварной шов.

Неплавящийся электрод изготавливают из графита, вольфрама, меди, меди со вставкой из тугоплавкого металла - вольфрама, циркония, гафния.

Защитный газ должен быть инертен к металлу электрода и к свариваемому металлу. В качестве защитного газа при сварке вольфрамовым электродом применяют аргон, гелий, смесь аргона и гелия; для сварки меди медным электродом или медным электродом со вставкой из гафния (циркония) можно применить азот.

Для рационального расходования дорогостоящих инертных газов (Ar, He) при сварке сталей создают комбинированную защиту.

При сварке металла большой толщины для обеспечения проплавления основного металла и получения требуемых геометрических параметров сварного шва, сварку ведут по зазору или с разделкой кромок с добавлением присадочного (чаще всего в виде проволоки) металла.

Достоинства способа сварки неплавящимся электродом: высокая основного металла от 0 до 100%; изменяя скорость подачи и угол наклона, профиль, марку присадочной проволоки можно регулировать химический состав металла шва и геометрические параметры сварного шва.

Недостатки способа сварки неплавящимся электродом: низкая эффективность использования электрической энергии (коэффициент полезного действия от 0,40 до 0,55); необходимость в устройствах, обеспечивающих начальное возбуждение дуги; высокая скорость охлаждения сварного соединения.

Области применения способа сварки неплавящимся электродом: сварка тонколистового металла; сварка сталей всех классов, цветного металла и их сплавов; возможно получение качественных сварных соединений при сварке разнородных металлов.

Механизированная сварка в среде защитных газов MIG/MAG Mechanical Inert/Active Gas). При сварке плавящимся электродом в защитном газе (рисунок 5) в зону дуги, горящей между плавящимся электродом (сварочной проволокой) и изделием через сопло подаётся защитный газ, защищающий металл сварочной ванны, капли электродного металла и закристаллизовавшийся металл от воздействия активных газов атмосферы. Теплотой дуги расплавляются кромки свариваемого изделия и электродная (сварочная) проволока. Расплавленный металл сварочной ванны, кристаллизуясь, образует сварной шов.

При сварке в защитных газах плавящимся электродом в качестве электродного металла применяют сварочную проволоку близкую по химическому составу к основному металлу. Выбор защитного газа определяется его инертностью к свариваемому металлу, либо активностью, способствующей рафинации металла сварочной ванны. В ряде случаев целесообразно применять смесь инертных и активных газов, чтобы повысить устойчивость дуги, улучшить формирование шва, воздействовать на его геометрические параметры, уменьшить разбрызгивание.

Сварку в защитных газах плавящимся электродом ведут на постоянном токе обратной полярности, т.к. на переменном токе из-за сильного охлаждения столба дуги защитным газом, дуга может прерываться.

Для сварки в защитных газах плавящимся электродом характерно высокий процент потерь электродного металла вследствие угара и разбрызгивания. Разбрызгиванию способствует вид переноса электродного металла, зависящий от параметров режима сварки (рис. 9): крупнокапельный; смешанный;

мелкокапельный.

При крупнокапельном переносе электродного металла образуется малое количество брызг, вследствие нечастых, но продолжительных коротких замыканий дугового промежутка. Высокое объёмное теплосодержание крупных капель приводит к надёжному соединению с поверхностью свариваемого металла.

При смешанном переносе электродного металла наблюдается максимальное образование брызг (потери на разбрызгивание могут достигать 30%) - такое явление также связано с короткими замыканиями дугового промежутка расплавленным электродным металлом и образованием в межэлектродном промежутке капель с разной массой и различной скоростью перемещения. В диапазоне сварочных токов, при котором возникает смешанный Рис. 9. Виды переноса электродного металла Наименьшие потери на разбрызгивание наблюдаются при мелкокапельном переносе электродного металла. Образовавшаяся на торце электрода, при таком процессе, капля не растягивается и не увеличивается до соприкосновения с основным металлом, что не приводит к коротким замыканиям, взрывам и образованиям брызг.

Достоинства способа: повышенная производительность (по сравнению с дуговой сваркой покрытыми электродами); отсутствуют потери на огарки, устранены затраты времени на смену электродов; надёжная защита зоны сварки; минимальная чувствительность к образованию оксидов; отсутствие шлаковой корки; возможность сварки во всех пространственных положениях.

Недостатки способа: большие потери электродного металла на угар и разбрызгивание (на угар элементов 5-7%, при разбрызгивании от 10 до 30%);

мощное излучение дуги; ограничение по сварочному току; сварка возможна только на постоянном токе.

При этом способе сварки электрическая дуга горит под зернистым сыпучим материалом, называемым сварочным флюсом (рис.10).

верхней части оболочкой расплавленного флюса. Расплавленный флюс, окружая газовую полость, защищает дугу и расплавленный металл в зоне сварки от вредного воздействия окружающей среды, осуществляет металлургическую обработку металла в сварочной ванне. По мере удаления сварочной дуги расплавленный флюс, прореагировавший с расплавленным металлом, затвердевает, образуя на шве шлаковую корку. После прекращения процесса сварки и охлаждения металла шлаковая корка легко отделяется от металла шва. Не израсходованная часть флюса специальным пневматическим устройством собирается во флюсоаппарат и используется в дальнейшем при сварке.

Достоинства способа: повышенная производительность; минимальные потери электродного металла (не более 2%); отсутствие брызг; максимально надёжная защита зоны сварки; минимальная чувствительность к образованию оксидов; мелкочешуйчатая поверхность металла шва в связи с высокой стабильностью процесса горения дуги; не требуется защитных приспособлений от светового излучения, поскольку дуга горит под слоем флюса; низкая скорость охлаждения металла обеспечивает высокие показатели механических свойств металла шва; малые затраты на подготовку кадров; отсутствует влияния субъективного фактора.

Недостатки способа: трудозатраты с производством, хранением и подготовкой сварочных флюсов; трудности корректировки положения дуги относительно кромок свариваемого изделия; неблагоприятное воздействие на оператора; нет возможности выполнять сварку во всех пространственных положениях без специального оборудования.

Области применения: сварка в цеховых и монтажных условиях; сварка металлов от 1,5 до 150 мм и более; сварка всех металлов и сплавов, разнородных металлов.

Пути повышения производительности: сварка независимой дугой, горящей между двумя электродами (к изделию ток не подводят); сварка трёхфазной дугой, при которой глубина проплавления зависит от соотношения токов в дугах, горящих между электродами и изделием, питание дуги между электродами и изделием осуществляется при этом постоянным током, а дуги между электродами - переменным током; сварка по подкладке из металла требуемого химического состава и выполняющую функции теплопоглощения сварочной дуги и повышения коэффициента наплавки. сварка комбинированной дугой (зависимой и независимой, горящей между основным и дополнительным электродами). сварка расщеплённым электродом. сварка ленточным электродом. варка многодуговая: в общую ванну; в разделённые ванны.

Тема 7. Технологические особенности электрошлаковой сварки Расплавленные флюсы образуют шлаки, которые являются проводниками электрического тока. При этом в объеме расплавленного шлака при протекании сварочного тока выделяется теплота. Этот принцип лежит в основе электрошлаковой сварки (рис. 11). Электрод 1 и основной металл 2 связаны электрически через расплавленный шлак 3 (шлаковая ванна). Выделяющаяся в шлаковой ванне теплота нагревает его выше температуры плавления основного и электродного металлов. В результате металл электрода и кромки основного металла оплавляются и ввиду большей плотности металла, чем шлака, стекают на дно расплава, образуя ванну расплавленного металла 4.

Рис. 11. Схема процесса электрошлаковой сварки.

Электродный металл в виде отдельных капель, проходя через жидкий шлак, взаимодействует с ним, изменяя при этом свой состав. Шлаковая ванна, находясь над поверхностью расплавленного металла, препятствует его взаимодействию с воздухом. При правильно подобранной скорости подачи электрода зазор между торцом электрода и поверхностью металлической ванны остается постоянным.

Свариваемый металл, шлаковая и металлическая ванны удерживаются от вытекания обычно специальными формирующими устройствами подвижными или неподвижными медными ползунами 5, охлаждаемыми водой б, или остающимися пластинами. Верхняя кромка ползуна располагается несколько выше зеркала шлаковой ванны. Кристаллизующийся в нижней части металлической ванны расплавленный металл образует шов 7. Шлаковая ванна, находясь над поверхностью металлической ванны, соприкасаясь с охлаждаемыми ползунами, образует на них тонкую шлаковую корку, исключая тем самым непосредственный контакт расплавленного металла с поверхностью охлаждаемого ползуна и предупреждая образование в металле шва кристаллизационных трещин.

Расход флюса при этом способе сварки невелик и обычно не превышает 5% массы наплавленного металла. Ввиду малого количества шлака легирование наплавленного металла происходит в основном за счет электродной проволоки. Доля основного металла в шве может быть снижена до 10... 20%.

Вертикальное положение металлической ванны, повышенная температура ее верхней части и значительное время пребывания металла в расплавленном состоянии способствуют улучшению условий удаления газов и неметаллических включений из металла шва. По сравнению со сварочной дугой шлаковая ванна - менее концентрированный источник теплоты. Поэтому термический цикл электрошлаковой сварки характеризуется медленным нагревом и охлаждением основного металла. Максимальная толщина основного металла, свариваемого с использованием одной электродной проволоки, обычно ограничена 60 мм. При сварке металла большей толщины электроду в зазоре между кромками сообщают возвратно-поступательное движение (до 150 мм) или используют несколько неподвижных или перемещающихся (рисунок 2) электродов. В этом случае появляется возможность сварки металла сколь угодно большой толщины.

Техника сварки. Электрошлаковый процесс устойчиво протекает при плотностях тока около 0,1 А/мм2 (при дуговой сварке порядка 20... 30 А/мм2).

Поэтому возможна замена проволочных электродов на пластинчатые (рисунок 3) или ленточные электроды. Однако если невозможно использование механизма подачи пластинчатых электродов (недостаток места над изделием и др.) и при сварке изделий сложного сечения (пластинчатый электрод должен быть неподвижен) для компенсации недостатка металла для заполнения пространства между электродами и кромками основного металла, используют способ сварки плавящимся мундштуком. В этом случае пластинчатый электрод по форме может повторять форму свариваемых кромок и быть составным.

Токоподвод к электродной проволоке осуществляется через скользящий контакт с пластинчатым расплавляющимся электродом (мундштуком). Число электродных проволок, их диаметр и сечение пластинчатых электродов или плавящихся мундштуков, скорость, их подачи и другие параметры выбирают таким образом, чтобы получить скорость и напряжение сварки, обеспечивающие устойчивость процесса и требуемые размеры и форму шва.

Заготовки под сварку следует собирать с учетом усадки стыка после сварки. Для плотного прилегания ползунов и формирующих устройств к кромкам стыка последние зачищают от заусенцев, окалины и т.д. на ширину до 100 мм. Для вывода за пределы шва усадочной раковины в конце шва устанавливают выводные, а вывода непроваров в начале шва - входные планки, которые после сварки удаляют резкой. Для начала сварки в карман, образованный входными планками, засыпают флюс, который плавится сварочной дугой до получения шлаковой ванны требуемых размеров.

После этого дуга шунтируется шлаком, и процесс переходит в бездуговой - электрошлаковый. Перед началом сварки можно заливать шлак, расплавленный в специальном кокиле. Для наведения электрошлаковой ванны можно использовать специальные флюсы, электропроводные в твердом состоянии.

В процессе электрошлаковой сварки металл шва и околошовной зоны находится длительное время при высоких температурах и подвергается значительному перегреву. В результате происходит разупрочнение сварочного соединения и снижение его ударной вязкости. Для восстановления свойств применяется последующая термообработка. Для снижения длительности пребывания металла при высоких температурах в шлаковую ванну вводят дополнительную присадку в виде порошкообразного материала (рубленая проволока с гранулами 0,2…1,6 мм) или производят соответствующее принудительное охлаждение поверхности шва и околошовной зоны водяным душем.

Этот способ широко используют в промышленности для соединения металлов повышенной толщины: стали и чугуна различного состава, меди, алюминия, титана и их сплавов. К преимуществам способа относятся: возможность сварки за один проход металла практически любой толщины, что не требует удаления шлака и соответствующей настройки сварочной установки перед сваркой последующего прохода, как при других способах сварки;

сварку выполняют без снятия фасок на кромках; высокая производительность и экономичность процесса, повышающиеся с ростом толщины свариваемого металла.

К недостаткам способа следует отнести то, что электрошлаковая сварка технически возможна при толщине металла более 16 мм и за редкими исключениями экономически выгодна при сварке металла толщиной более 40 мм.

Основной технико-экономический эффект достигается при применении этого способа для сварки металла толщиной более 100 мм. Способ позволяет сваривать только вертикальные швы. При сварке некоторых металлов образование в металле шва и ЗТВ неблагоприятных структур требует последующей термообработки для получения необходимых свойств сварного соединения.

Тема 8. Технологические особенности газовой сварки Газовая сварка сварка плавлением, при которой нагрев кромок соединяемых частей деталей производится пламенем газов, сжигаемых на выходе из горелки для газовой сварки.

Газовое пламя чаще всего образуется в результате сгорания (окисления) горючих газов технически чистым кислородом (чистота не ниже 98,5%). В качестве горючих газов используют ацетилен, водород, метан, пропан, пропанобутановую смесь, бензин, осветительный керосин.

воспламенения. В наружной оболочке ядра происходит частичный распад ацетилена. Выделяющиеся частицы углерода раскалены, ярко светятся, четко выделяя очертания оболочки ядра (температура газов в ядре невелика и не превышает 1500 0С).

Зона 2 является наиболее важной частью сварочного пламени (сварочной зоной). В ней происходит первая стадия сгорания ацетилена за счет кислорода, поступающего в сопло из баллона, в результате чего здесь развивается максимальная температура. Содержащиеся в сварочной зоне газы обладают восстановительными свойствами по отношению к оксидам многих металлов, в том числе и к оксидам железа. Поэтому ее можно назвать восстановительной. Содержание углерода в металле шва изменяется незначительно.

В зоне 3 или факеле пламени протекает догорание газов за счет кислорода воздуха что отражает состав газов в факеле. Содержащиеся в факеле газы и продукты их диссоциации окисляют металлы, т.е. эта зона является окислительной. Вид ацетиленокислородного пламени зависит от соотношения в газовой смеси подаваемой в горелку кислорода и ацетилена называется коэффициентом.

увеличении содержания кислорода (окислительное пламя), форма и строение пламени изменяются (рис. 13). При этом реакции окисления ускоряются, а ядро пламени бледнеет, укорачивается и приобретает коническую заостренную форму. В этом случае сварочная зона утрачивает восстановительные свойства и приобретает окислительный характер (содержание углерода в металле шва уменьшается, выжигается). С уменьшением, т.е. при увеличении содержания ацетилена в газовой смеси реакции окисления замедляются. Ядро удлиняется, и его очертания становятся размытыми. Количество свободного углерода увеличивается, частицы его появляются в сварочной зоне. При большом избытке ацетилена частицы углерода появляются и в факеле пламени. В этом случае сварочная зона становится науглероживающей, т.е. содержание углерода в металле шва повышается.

Пламя заменителей ацетилена принципиально подобно ацетиленокислородному и имеет три зоны. В отличие от углеводородных газов во-дороднокислородное пламя светящегося ядра не имеет (нет светящихся частиц углерода).

Одним из важнейших параметров, определяющих тепловые, а значит и технологические свойства пламени, является его температура. Она различна в различных его участках как по длине вдоль его оси (рис. 12), так и в поперечном сечении. Она зависит от состава газовой смеси и степени чистоты применяемых газов.

Горючие газы-заменители ацетилена, дешевле и недефицитны. Однако их теплотворная способность ниже, чем у ацетилена. Например, при использовании пропана и пропанобутановых смесей максимальная температура в пламени 2400... 2500 0С. Их используют при сварке стали, толщиной до 6 мм, сварке чугуна, некоторых цветных металлов и сплавов, наплавке, газовой резке и т.д.

При использовании водорода максимальная температура в пламени 2100 С. Нагрев металла пламенем обусловлен лучистым, и в основном конвективным теплообменом между потоком горячих газов и соприкасающейся с ним поверхностью металла.

Ввод тепла в изделие при газовой сварке происходит по большей площади пятна нагрева. Источник тепла менее сконцентрирован, чем при других способах сварки плавлением. В результате обширной площади разогрева основного металла зона термического влияния имеет большие размеры, что приводит к образованию повышенных деформаций сварных соединений (коробление).

При газовой сварке на металл сварочной ванны активно воздействует газовая фаза всего пламени и особенно сварочной зоны, содержащей, в основном, СО + Н2 и частично пары воды, а также СО2, Н2, О2 и N2 и некоторое количество свободного углерода. Состав газовой фазы определяется соотношением кислорода и горючего газа в газовой смеси, температурой пламени и различен в ее различных зонах. Образующиеся на поверхности сварочной ванны шлаки защищают расплавленный металл от кислорода, водорода и азота, газовой среды пламени и подсасываемого воздуха. Содержащийся в пламени водород может растворяться в расплавленном металле сварочной ванны.

При кристаллизации металла часть не успевшего выделиться водорода может образовать поры. Азот, попадающий в расплавленный металл из воздуха образует в нем нитриды. Вследствие медленного нагрева и охлаждения металл шва имеет крупнокристаллическую структуру с равновесными неправильной формы зернами. Чем выше скорость охлаждения металла, тем мельче в нем зерно и тем выше механические свойства металла шва. Поэтому сварку следует производить с максимально возможной скоростью.

Зона термического влияния состоит из тех же характерных участков, как и при дуговой сварке. Однако ее ширина значительно больше (до 30 мм при сварке стали больших толщин) и зависит от режима газовой сварки.

В процессе сварки происходит расплавление основного и присадочного металлов. Регулирование степени их расплавления определяется мощностью горелки, толщиной металла и его теплофизическими свойствами. Газовой сваркой выполняют сварные соединения различного типа.

Металл толщиной до 2 мм соединяют встык без разделки кромок и без зазора или, что лучше, с отбортовкой кромок без присадочного металла.

Металл толщиной 2... 5 мм с присадочным металлом сваривают встык без разделки кромок с зазором между кромками.

При сварке металла свыше 5 мм используется V- или Х-образная разделка кромок.

Тавровые и нахлесточные соединения допустимы только для металла толщиной до 3 мм. При большой толщине неравномерный разогрев приводит к существенным деформациям, остаточным напряжениям и возможности образования трещин.

Свариваемые кромки зачищают от загрязнений на 30... 50 мм механическими способами или газовым пламенем. Перед сваркой детали сварного соединения закрепляются в сборочно-сварочном приспособлении или собираются с помощью коротких швов прихваток.

Направление движения горелки и наклон ее к поверхности металла оказывает большое влияние на эффективность нагрева металла, производительность сварки и качество шва. Различают два способа сварки: правый и левый. Внешний вид шва лучше при левом способе сварки, так как сварщик видит процесс образования шва. При толщине металла до 3 мм более производительным является левый способ сварки ввиду предварительного подогрева кромок. Однако при большой толщине металла при сварке с разделкой кромок угол скоса кромок при правом способе сварки на 10... 150 меньше, чем при левом. Угол наклона мундштука также может быть на 10... меньше. В результате повышается производительность сварки. Тепловое воздействие пламени на металл зависит от угла наклона оси пламени к поверхности металла.

Тема 9. Специальные методы сварки плавлением Плазменная сварка. Плазменная дуга характеризуется весьма высокой температурой (до 30000 0С) и широким диапазоном регулирования ее технологических свойств. По-сравнению с аргонодуговой сваркой в связи с более высокой проплавляющей способностью плазменная сварка имеет следующие преимущества: повышенную производительность; меньшую зону термического влияния; более низкие деформации при сварке; пониженный расход защитных газов; более высокую стабильность горения дуги; меньшую чувствительность качества шва от изменения длины дуги (ввиду её неизменной геометрии по длине.

Для получения плазменной дуги служит устройство, называемое плазмотроном. Существует два способа подключения плазмотрона для генерации дуги прямого действия и для генерации дуги косвенного действия, называемой плазменной струёй.

Плазмотроны, подключаемые для генерации дуги называют плазмотронами прямого действия, а для генерации плазменной струи косвенного действия. Чаще плазмотроны косвенного действия конструктивно отличаются от плазмотронов прямого действия системой охлаждения соплового узла плазмотрона, у первых она более эффективна.

В плазмотронах прямого действия плазменная дуга возбуждается между стержневым (как правило, вольфрамовым) электродом, вмонтированным в газовую камеру, и свариваемым изделием. Сопло электрически нейтрально от электродного (катодного) узла и служит для сжатия и стабилизации дуги.

В плазмотронах косвенного действия плазменная дуга создается между электродом и соплом, а поток плазмы выдувает плазменную струю.

Для плазменной сварки металлов обычно применяют плазмотроны с дугой прямого действия.

Сжатие столба дуги происходит следующим образом: рабочий газ, проходящий через столб дуги, нагревается, ионизируется и выходит из сопла плазмотрона в виде плазменной струи. Плазменная дуга прямого действия имеет почти цилиндрическую форму, немного расширяющуюся у поверхности изделия.

Плазменная дуга косвенного действия (струя) имеет форму ярко выраженного конуса с вершиной, обращенной к изделию и окруженной факелом.

Слой газа, омывающий столб дуги снаружи, остается относительно холодным, образуя тепловую и электрическую изоляцию между плазменной дугой и каналом сопла. Плотность тока дуги в плазмотронах достигает 100 А/мм2, а температура 15000 - 30000 0С.

Процесс возбуждения дуги непосредственно между электродом и изделием осуществить очень трудно. В связи с этим сначала возбуждается дуга между электродом и соплом (дежурная), а затем при касании ее факела изделия происходит автоматическое зажигание основной дуги между электродом и изделием. Дежурная дуга при устойчивом процессе горения основной дуги отключается. Дежурная дуга обычно питается от того же источника, что и основная, через токоограничивающие сопротивления.

В плазмотронах с дугой прямого действия в изделие вводится дополнительное тепло за счет электронного тока и КПД их значительно выше, чем у плазмотронов с дугой косвенного действия. В связи с этим плазмотроны с дугой прямого действия целесообразно применять для сварки, резки, наплавки, а плазмотроны с дугой косвенного действия для напыления, нагрева и т.п.

Сущность сварки лазерным лучом. При облучении поверхности тела светом энергия квантов (порций) света поглощается этой поверхностью. Образуется теплота, температура поверхности повышается. Если световую энергию сконцентрировать на малом участке поверхности, можно получить высокую температуру. На этом основана сварка световым лучом оптического квантового генератора - лазера.

Основные элементы лазера - это генератор накачки и активная среда.

По активным средам различают твердотельные, газовые и полупроводниковые лазеры. В твердотельных лазерах в качестве активной среды чаще всего применяют стержни из розового рубина - окиси алюминия А12О3 с примесью ионов хрома Сг3+ (до 0,05 %). При облучении ионы хрома переходят в другое энергетическое состояние -возбуждаются и затем отдают запасенную энергию в виде света. На торцах рубинового стержня нанесен слой отражающего вещества (например, серебра) так, что с одного конца образовано непрозрачное, а с другого - полупрозрачное зеркало. Излучение ионов хрома, отражаясь от этих зеркал, циркулирует параллельно оптической оси стержня, возбуждая новые ионы, - идет лавинообразный процесс. Происходит бурное выделение лучистой энергии, которая излучается параллельным пучком через полупрозрачное зеркало и фокусируется линзой в месте сварки. Выходная мощность твердотельных лазеров достигает 107 Вт при сечении луча менее 1 см2. В фокусе достигается громадная концентрация энергии, позволяющая получать температуру до миллиона градусов.

Стоимость технологических лазеров пока еще высока, что требует тщательного выбора области применения лазерной сварки. Однако, если применение традиционных способов не дает желаемых результатов либо технически неосуществимо, можно рекомендовать лазерную сварку. К таким случаям относится необходимость получения прецизионной (высокоточной) конструкции, форма и размеры которой не должны меняться в результате сварки.

Экономически эффективна лазерная сварка, когда необходимо существенно повысить производительность, поскольку скорость ее может быть в несколько раз больше, чем у традиционных способов.

Сущность процесса электронно-лучевая сварки состоит в использовании кинетической энергии потока электронов, движущихся с высокими скоростями в вакууме. Для уменьшения потери кинетической энергии электронов за счет соударения с молекулами газов воздуха, а также для химической и тепловой защиты катода в электронной пушке создают вакуум порядка 10-4... 10-6 мм рт. ст.

При сварке электронным лучом проплавление имеет форму конуса (рис. 14). Плавление металла происходит на передней стенке кратера, а расплавляемый металл перемещается по боковым стенкам к задней стенке, электронно-лучевой сварке: 1 - электронный луч; 2 – передняя стенка кратера; 3 - зона кристаллизации; 4 путь движения жидкого металла обусловлено в основном давлением потока электронов, характером выделения теплоты в объеме твердого металла и реактивным давлением испаряющегося металла, вторичных и тепловых электронов и излучением. Возможна сварка непрерывным электронным лучом. Однако при сварке легкоиспаряющихся металлов (алюминия, магния и др.) эффективность электронного потока и количество выделяющейся в изделии теплоты уменьшаются вследствие потери энергии на ионизацию паров металлов. В этом случае целесообразно сварку вести импульсным электронным лучом с большой плотностью энергии и частотой импульсов 100... 500 Гц. В результате повышается глубина проплавления. При правильной установке соотношения времени паузы и импульса можно сваривать очень тонкие листы. Благодаря теплоотводу во время пауз уменьшается протяженность зоны термического влияния. Однако при этом возможно образование подрезов, которые могут быть устранены сваркой колеблющимся или расфокусированным лучом.

Недостатки электронно-лучевой сварки: возможность образования несплавлений и полостей в корне шва на металлах с большой теплопроводностью и швах с большим отношением глубины к ширине; для создания вакуума в рабочей камере после загрузки изделий требуется длительное время.

Контактная сварка - это процесс образования соединения в результате нагрева металла проходящим через него электрическим током и пластической деформации зоны соединения под действием сжимающего усилия.

Основные способы контактной сварки – точечная, шовная, стыковая.

Электроды в контактной сварке служат для замыкания вторичного контура через свариваемые детали. Кроме этого при шовной сварке электроды-ролики перемещают свариваемые детали и удерживают их в процессе нагрева и осадки.

Важнейшая характеристика электродов - стойкость, способность сохранять исходную форму, размеры и свойства при нагреве рабочей поверхности до температуры 600 0С и ударных усилиях сжатия до 5 кг/мм2. Электроды для точечной сварки - это быстроизнашивающийся сменный инструмент сварочной машины. Для изготовления электродов используют медь и жаропрочные медные сплавы - бронзы. Это может быть хромоциркониевая бронза БрХЦрА; кадмиевая БрКд1; хромистая БрХ; бронза, легированная никелем, титаном и бериллием БрНТБ или кремний-никелевая бронза БрКН-1-4. Последние две бронзы обладают повышенной износостойкостью, из них можно изготавливать электроды-губки стыковых машин. Материалы для электродов должны обладать также высокой электро- и теплопроводностью, чтобы их нагрев в процессе сварки был меньше. Температура разупрочнения бронз не превышает 0,5 их температуры плавления, а рабочая поверхность электрода нагревается до 0,6 Тпл. При таких условиях электродные бронзы относительно быстро разупрочняются. Повысить износостойкость электродов можно, используя технологические факторы.

Электрод должен иметь минимальную массу, удобно и надежно устанавливаться на сварочной машине. Диаметр D должен обеспечивать устойчивость электрода против изгиба при сжатии его усилием сварки, а также возможность захвата инструментом для снятия. Внутренний диаметр должен обеспечивать ввод трубки с охлаждающей водой и выход воды, обычно d0 = мм. Длина конусной части для крепления электрода в свече машины l1 = 1, D. Угол конусности 1:10 при D 25 мм и 1 : 5 при D 32 мм. Диаметр рабочей части электрода выбирают в зависимости от толщины кромок свариваемых деталей dэ = 3S.

Электроды для рельефной сварки конструктивно приближаются к форме изделия. В простейшем случае это плиты с плоской рабочей поверхностью.

Электроды-ролики шовных машин имеют форму дисков. Ширина рабочей поверхности ролика. В и его толщина Н зависят от толщины S свариваемой детали.

Токоведущие губки стыковых машин по форме и размерам должны соответствовать поперечному сечению свариваемых деталей. Длину губок выбирают такой, чтобы обеспечить соосность деталей и предотвратить их проскальзывание при осадке. При сварке стержней она составляет 3...4 их диаметра, а при сварке полос - не менее 10 толщин полосы.

При подготовке поверхностей к контактной сварке должны выполняться три основных требования: в контактах электрод-деталь должно быть обеспечено как можно меньшее электрическое сопротивление Кэ-д - min), в контакте деталь-деталь сопротивление должно быть одинаковым по всей площади контакта. Сопрягаемые поверхности деталей должны быть ровными, плоскости их стыка при сварке должны совпадать.

Выбор конкретного способа подготовки поверхностей определяется материалом деталей, исходным состоянием их поверхностей, характером производства. Для штучного и мелкосерийного производства необходимо предусмотреть операции правки, рихтовки, обезжиривания, травления или зачистки, механической обработки. В условиях крупносерийного и массового производства, где обеспечивается высокое качество исходных материалов в заготовительном и штампопрессовом производствах, подготовку поверхностей перед сваркой можно не делать. Исключение составляют детали из алюминиевых сплавов, требующих обработки поверхности не ранее чем за 10 ч до сварки.

Критерием качества подготовки поверхности является величина контактных сопротивлений Rэ-д и Rд-д. Для их измерения детали зажимают между электродами сварочной машины, но сварочный ток не включают. Сопротивление измеряют микроомметром при помощи щупов. Для сталей сопротивление более 200 мкОм свидетельствует о плохом качестве поверхности. Высокое Rэ-д приводит к перегреву электродов и подплавлению поверхности деталей, вследствие чего происходит наружный и внутренний выплеск металла и образуется чрезмерная вмятина под электродами.

Качество сварных соединений, выполненных контактной сваркой, определяется подготовкой поверхностей к сварке, а также правильным выбором параметров режима и их стабильностью. Основной показатель качества точечной и шовной сварки - это размеры ядра сварной точки. Для всех материалов диаметр ядра должен быть равен трем толщинам S более тонкого свариваемого листа. Допускается разброс значений глубины проплавления в пределах 20...80 % S. За меньшим из этих пределов следует непровар, за большим - выплеск. Глубина вмятины от электрода не должна превышать 0, S. Размер нахлестки в точечных и шовных соединениях должен выбираться в пределах 2,5...5,0 диаметров ядра.

Основные дефекты сварных соединений при точечной и шовной сварке - это непровар, заниженный размер литого ядра, трещины, рыхлоты и усадочные раковины в литом ядре и выплеск, который может быть наружным, из-под контакта электрод - деталь, и внутренним, из-под контакта между деталями. Причины этих дефектов - недостаточный или избыточный нагрев зоны сварки из-за плохой подготовки поверхностей и плохой сборки деталей или из-за неправильно выбранных параметров режима сварки.

При стыковой сварке по тем же причинам могут возникать непровары.

Перегрев зоны сварки может вызвать структурные изменения (укрупнение зерна) и обезуглероживание сталей. Это ухудшает механические свойства соединений.

Контролируют качество контактной сварки чаще всего внешним осмотром, а также любыми методами неразрушающего контроля. Сложность контроля состоит в том, что этими методами непровар не выявляется, так как поверхности деталей плотно прижаты друг к другу, в их контакте образуется "склейка", проникающие излучения, магнитное поле и ультразвук не отражаются и не ослабляются. Наиболее оперативный метод контроля - разрушение контрольных образцов в тисках молотком и зубилом. Если непровара нет, разрушение происходит по целому металлу одной из деталей, можно измерить диаметр литого ядра при точечной и шовной сварке.

Преимущества контактной сварки перед другими способами: Высокая производительность (время сварки одной точки или стыка составляет 0,02...

1,0 с); малый расход вспомогательных материалов (воды, воздуха); высокое качество и надежность сварных соединений при небольшом числе управляемых параметров режима, что снижает требования к квалификации сварщика;

это экологически чистый процесс, легко поддающийся механизации и автоматизации.

Тема 11. Влияние режима сварки на форму и состав шва. Расчёт Влияние режима сварки на форму и состав шва. Размеры и форма шва в значительной степени предопределяют стойкость его против возникновения кристаллизационных трещин, плавность перехода от основного металла к металлу шва и вероятность образования подрезов, непроваров, наплывов и других дефектов, а также экономичность процесса.

Установлено, что размеры шва и форма провара не зависит от типа шва.

Например, форма и размеры углового шва таврового соединения, свариваемого в «лодочку», практически полностью совпадает с формой и размером первого слоя многослойного стыкового шва с углом раскрытия кромок 90°. форма валика, наплавленного на пластину, практически идентична форме первого слоя стыкового шва при рюмкомкообразной подготовке кромок. При автоматической сварке под флюсом с постоянной скоростью подачи электродной проволоки, часто вместо значения сварочного тока оперируют - скоростью подачи электродной проволоки, определяющей в этих условиях величину тока. Чем выше скорость подачи, тем больше сила тока для того, чтобы обеспечить расплавление ни подаваемой в зону сварки проволоки. Коэффициент наплавки увеличивается с увеличением плотности тока в электроде и падает с увеличением напряжения дуги.

Существенное влияние на формирование шва оказывает вылет электрода, положение электрода или сварочной проволоки в пространстве (вертикальное, наклонное) и положение изделия при сварке. Все установленные закономерности относятся к случаю, когда глубина провара не превышает 0,7толщины основного металла. Если глубина провара превышает это значение, резко изменяются условия теплоотвода от нижней части сварочной ванны, что приводит к.скачкообразному нарастанию провара вплоть до сквозного проплавления и к заметному изменению конфигурации и размеров шва.

Изменение величины тока связанно с глубиной провара прямой зависимостью, с ростом силы тока глубина провара увеличивается. Такое влияние тока на глубину провара обусловлено изменением давления столба дуги на поверхности сварочной ванны и увеличением или уменьшении погонной энергии сварки. На глубину провара оказывает влияние и плотность металла.

К примеру, при сварке алюминия глубина провара выше по сравнению со сваркой стали при такой же силе тока. Род и полярность тока так же сказывается на глубине и ширине провара. При сварке постоянным током обратной полярности глубина провара примерно на 40 - 50% больше, чем при сварке на прямой полярности. При сварке на переменном токе глубина провара на 15 ниже, чем при сварке на постоянном токе обратной полярности. В этом случае полярность тока изменяется 100 раз в секунду, что приводит к уменьшению выделения теплоты на основном металле за тот период, когда он являлся анодом. При сварке постоянным током прямой полярности уменьшается ширина шва по сравнению со сваркой на обратной полярности и со сваркой на временном токе.

Уменьшение диаметра электрода при неизменном токе приводит к снижению подвижности столба дуги и, следовательно, к увеличению глубины провара. Особенно сказывается при сварке на небольших токах. Ширина шва растёт с увеличением диаметра электрода, т.к. увеличивается подвижность столба дуги.

При увеличении напряжения на дуге ширина шва увеличивается при механизированных способах дуговой сварки (Uд=2855В) и при ручной дуговой сварке (Uд =18-22В) изменение ширины шва достигается в основном за счёт поперечных колебаний конца электрода.

Влияние скорости сварки на глубину погружения дуги носит сложный характер. При малых скоростях (порядка 10-Н2 м/ч при сварке под флюсом и 1,0~Н,5 м/ч при сварке РДС) глубина провара минимальна. Это обусловлено уменьшением интенсивности вытеснения сварочной ванны из под основания дуги при характерном в этих случаях вертикальном ее положении. У основания дуги образуется слой жидкого металла, который препятствует проплавлению основного металла повышение скорости сварки до некоторого значения, зависящего от конкретных условий приводит к увеличению глубины провара.

Так, при сварке под флюсом увеличение скорости сварки от 10 до 25 м/ч приводит к увеличению глубины провара, Дальнейшее увеличение скорости сварки вызывает снижение глубины провара за счёт уменьшения погонной энергии (Qэф/V).

Ширина шва связанна со скоростью сварки обратной зависимостью.

Увеличение скорости сварки приводит к уменьшению ширины шва, что обусловлено уменьшением подвижности дуги при повышении скорости ее передвижения.

При увеличении вылета электрода возрастает интенсивность его плавления, в результате чего снижается сила тока, а следовательно, и глубина провара.

На формирование сварного шва оказывает также влияние химический состав и строение флюса, начальная температура свариваемого изделия, положение электрода в пространстве, наклон изделия относительно горизонтальной плоскости и другие факторы.

Расчёт режимов РДС. При ручной дуговой сварке к параметрам режима сварки относятся сила сварочного тока, напряжение, скорость перемещения электрода вдоль шва (скорость сварки), род тока, полярность и др.

Диаметр электрода выбирается в зависимости от толщины свариваемого металла, типа сварного соединения и положения шва в пространстве. При выборе диаметра электрода для сварки можно использовать ориентировочные данные. В многослойных стыковых швах первый слой выполняют электродом 3–4 мм, последующие слои выполняют электродами большего диаметра.

Сварку в вертикальном положении проводят с применением электродов диаметром не более 5 мм. Потолочные швы выполняют электродами диаметром до 4 мм.

При сварке многопроходных швов стремятся сварку всех проходов выполнять на одних и тех же режимах, исключением является первый проход, который выполняется d =3-4 мм, т.к. применение больших d3 затрудняет провар корня шва. Сечение первого прохода не должно превышать 30 – 35 мм2. А площадь поперечного сечения последующих проходов (8-12)dэ мм2.

Для определения числа проходов и массы наплавленного металла, требуется знать площадь сечения швов, которая определяется суммой площадей элементарных геометрических фигур.

Сила сварочного тока, А, рассчитывается по формуле:

где К – коэффициент, равный 25–60 А/мм; dэ – диаметр электрода, мм.

Силу сварочного тока, рассчитанную по этой формуле, следует откорректировать с учетом толщины свариваемых элементов, типа соединения и положения шва в пространстве. Если толщина металла S =3dэ, то значение Iсв следует увеличить на 10–15%. Если же S=1,5dэ, то сварочный ток уменьшают на 10–15%. При сварке угловых швов, значение тока должно быть повышено на 10–15%. При сварке в вертикальном или потолочном положении значение сварочного тока должно быть уменьшено на 10–15%.

Для большинства марок электродов, используемых при сварке углеродистых и легированных конструкционных сталей, напряжение дуги U = 22- Расчет скорости сварки, м/ч, производится по формуле:

Где н – коэффициент наплавки, г/А·ч; – плотность наплавленного металла (для стали =7,8 г/см3); Fн – площадь поперечного сечения наплавленного металла за данный проход, см Напряжение на дуге при РДС изменяется в пределах 20-36В и при проектировании техпроцессов не регламентируется.

Тема 12. Расчётная методика определения режимов автоматической К режиму сварки относятся сила сварочного тока Iсв, напряжение на дуге Uд, скорость перемещения дуги Vсв (скорость сварки), скорость подачи сварочной проволоки Vпп и её диаметр d. Расчет режима сварки ведётся для известного типа соединения, марки материала, флюса и других данных по шву и технологическому процессу. Поэтому до начала расчетов рекомендациями ГОСТов или ТУ следует установить вид соединения, форму и размеры глубины провара, ширины шва, высоты выпуклости, площади сечения наплавленного металла однопроходного шва или отдельных проходов и общую площадь многопроходного шва. При этом необходимо учитывать, что максимальное сечение однопроходного автоматного шва обычно не должно превышать 100 мм Расчёт режимов сварки стыковых швов. Глубина провара h находится в прямой зависимости от сварочного тока и выражается уравнением:

где К - коэффициент пропорциональности (мм/100А), зависящий от рода тока и полярности, диаметра электродной проволоки, марки флюса и колеблется в пределах от 1,0 до 2,0.

Сварочный ток, необходимый для получения заданной глубины провара основного металла, рассчитывают по формуле:

Напряжение на дуге для стыковых соединений принимается в пределах 32 – 40 В для угловых 28 – 36 В. Большему току и диаметру электрода соответствует большее напряжение на дуге.

Зная сварочный ток и напряжение на дуге, определяем коэффициент формы провара по графикам его зависимости от сварочного тока и напряжения на дуге для сварки на переменном токе под флюсом ОСЦ-45.

Площадь сечения швов представляет собой сумму площадей элементарных геометрических фигур их составляющих. Площадь сечения одностороннего стыкового шва, выполненного без зазора, определяется по формуле:

В зависимости от разделки кромок находится площадь сечения стыкового шва.

Скорость перемещения дуги (Vсв) определяется:

где н – коэффициент наплавки, г/(A*ч); – плотность наплавленного металла г/см3, Fн – площадь поперечного сечения наплавленного металла за данный проход, см2.

При сварке на постоянном токе обратной полярности н =I l,6±0, г/(А*ч): При сварке на постоянном токе прямой полярности и переменном токе н =A+B iсв/d. Значения н найденные по выше приведённым формулам, не учитывают увеличения скорости плавления электродной проволоки за счёт предварительного подогрева вылета электрода сварочным током. Действительный н при данном вылете определяется по формуле:

где н – увеличение н за счет подогрева вылета электрода и определяется по номограмме.

Скорость подачи электродной проволоки определяется по формуле:

При расчетах режимов сварки можно пользоваться номограммами, в которых отображается зависимость между размерами швов и основными величинами режима сварки.

Расчёт режимов сварки угловых швов. При выборе режима сварки угловых швов необходимо учитывать некоторые особенности в их формировании по сравнению со стыковыми швами, а именно: ширина шва не должна быть больше ширины разделки. При ширине шва больше ширины разделки неизбежно появление подрезов.

Установлено что угловые швы удовлетворительно формируются на средних значениях плотности сварочного тока. Зная катет шва определяется площадь поперечного сечения для шва.

При выборе диаметра проволоки следует учитывать, что угловые швы с катетом 3 – 4 мм можно получить при dэ=2мм, а К=5- 6мм при dэ=4-5мм.

При использовании dэ5мм не обеспечивается провар вершины углового шва.

Далее рассчитывается по выше приведенным формулам сварочный ток, действительный коэффициент наплавки в зависимости от рода тока и его полярности. Зная площадь наплавленного металла за один проход определяется скорость перемещения дуги.

По глубине провара и коэффициенту формы шва определяется ширина шва, высота выпуклости, общая высота шва, высота наплавленного металла в разделку, глубина проплавления основного металла.

Режимы сварки угловых швов могут быть определены по таблицам и номограммам [1].

Выбор режимов сварки в среде углекислого газа. Приближенно параметры режима сварки в среде СО2 можно рассчитать по аналогии расчета их при сварке под слоем флюса. Расчётной методики определения режима сварки в СO2 нет, поэтому параметры режима чаще всего принимают на основе обобщенных опытных данных.

Тема 13. Технология сварки конструкционных низкоуглеродистых Эти стали обладают хорошей свариваемостью. Технология их сварки должна обеспечивать определенный комплекс требований, основными из которых являются равнопрочность сварного соединения с основным металлом и отсутствие дефектов в сварном шве.

Ручная дуговая сварка покрытыми электродами. Требования к конструктивным элементам подготовки кромок под сварку и геометрическим размерам сварных швов различных типов регламентируются ГОСТ 5264—80.

Для сварки низкоуглеродистых сталей применяют электроды типа Э-42 (марки ОМА-2, ОЗС-23), Э-42А (УОНИ-13/45), Э-50А (УОНИ-13/55, ОЗС-18, ОЗС-25 и др.). Механические свойства металла сварных соединений, как правило, не уступают основному металлу и в зависимости от марки электрода, подготовки кромок, режима и пространственного положения сварки изменяются в широких пределах. Электроды выбирают в зависимости от назначения конструкций и типа стали, а режим сварки - в зависимости от толщины металла, типа сварного соединения и пространственного положения сварки.

При сварке рассматриваемых сталей обеспечиваются высокие механические свойства сварного соединения и поэтому в большинстве случаев не требуются меры по предотвращению образования в нем закалочных структур.

Однако при сварке угловых швов на толстом металле и первого слоя многослойного шва для повышения стойкости металла против трещин рекомендуется предварительный подогрев до 120... 150 °С.

Сварка под флюсом. Конструктивные элементы подготовки кромок под сварку и геометрические размеры сварных швов регламентируются ГОСТ 8713—79. Сварка может выполняться на различных подкладках (флюсовой подушке, медной или флюсомедной, керамической и др.), а также по предварительной подварке покрытыми электродами или в углекислом газе.

Автоматическую сварку осуществляют электродной проволокой диаметром 3...5 мм. Равнопрочность соединения достигается подбором флюсов и сварочных проволок и выбором режимов и техники сварки. При сварке низкоуглеродистых сталей в большинстве случаев применяют флюсы АН-348-А и ОСЦ-45 и низкоуглеродистые электродные проволоки Св-08 и Св-08А. При сварке ответственных конструкций, а также ржавого металла рекомендуется использовать электродную проволоку Св-О8ГА. Использование указанных материалов позволяет получить металл шва с механическими свойствами, равными или превышающими механические свойства основного металла.

Режимы зависят от конструкции соединения, типа шва и техники сварки. Свойства металла ОШЗ определяются термическим циклом сварки. При сварке угловых однослойных; стыковых и угловых швов на толстой стали типа ВСтЗ на режимах с малой погонной энергией в ОШЗ возможно образование закалочных структур с пониженной пластичностью. Для предупреждения этого увеличивают сечение швов или применяют двухдуговую сварку.

В зависимости от условий сварки и охлаждения свойства сварных соединений на низкоуглеродистых сталях изменяются в широких пределах Дуговая сварка в защитных газах. При сварке низкоуглеродистых сталей для защиты расплавленного электродного металла и металла сварочной ванны используют углекислый газ, а также смеси газов: СО2 + 02 (до 20 %), Аг + СО2 (до 25 %), Аг + 02 + СО2 (до 10 % 02 и до 20 % СО2). Применение смеси газов изменяет технологические свойства дуги: стабильность, характер плавления электрода, температуру расплавленного металла в сварочной ванне и, что особенно важно, глубину и форму проплавления основного металла.

Естественно, что при этом изменяются режимы сварки, а также состав и свойства металла шва. Однако при использовании сварочных проволок СвО8ГС и Св-08Г2С свойства сварных соединений на низкоуглеродистых сталях не уступают основному металлу. Сварка выполняется как автоматами, так и полуавтоматами. В некоторых случаях для сварки используют неплавящийся угольный или графитовый электрод. Этот способ применяют при сварке бортовых соединений из низкоуглеродистых сталей толщиной 0,3...2,0 мм.

Для сварки в углекислом газе низкоуглеродистых сталей рекомендуется проволока: Св-08ГС, Св-08Г2С, Св-12ГС.

Сварка на повышенных токах приводит к получению металла швов с пониженной пластичностью и ударной вязкостью, что, вероятно, объясняется большими скоростями охлаждения. Свойства металла швов при обычных режимах соответствуют свойствам металла швов, выполненных электродами типа Э-50А (табл. 10.17). В промышленности находит применение и сварка в углекислом газе порошковыми проволоками, например ПП-АН4, ПП-АН8 и др. диаметр проволоки обычно 2...3 мм, сварочный ток 350 А, поэтому объем металла в сварочной ванне большой, и сварка ими обычно ведется в нижнем положении или горизонтальных швов на вертикали. Уменьшение диаметра проволоки требует дополнительных проходов при ее протяжке, что значительно увеличивает стоимость проволоки. Применение этих проволок позволяет в более широком диапазоне варьировать состав и свойства металла шва, улучшать его формирование. Технологические особенности сварки в углекислом газе порошковыми проволоками и свойства сварных соединений, полученных без дополнительной защиты, примерно одинаковые.

Электрошлаковая сварка (ЭШС). ЭШС рассматриваемых сталей используют флюсы АН-8, АН-8М, ФЦ-1, ФЦ-7 и АН-22.

Выбор электродной проволоки зависит от состава стали. При сварке низкоуглеродистых спокойных сталей с содержанием до 0,15 % С хорошие результаты дает использование проволок Св-08А и Св-О8ГА, для предупреждения образования газовых полостей и пузырей при сварке кипящих сталей, содержащих мало кремния, рекомендуется электродная проволока Св-О8ГС, содержащая 0,6...0,85 % Si. При ЭШС низкоуглеродистых сталей равнопрочность металла шва и сварного соединения обеспечивается в состоянии после сварки, отпуска и после нормализации и отпуска.

Контактная сварка. При контактной сварке низкоуглеродистых сталей прочность и пластичность металла шва и ОШЗ практически не уменьшаются.

Сварной стык, выполненный на низкоуглеродистой стали стыковой сваркой оплавлением без последующей термической обработки, обладает высокой прочностью при статической, ударной и циклической нагрузках. Ударная вязкость образцов с надрезом в плоскости стыка 60... 120 МПа. Относительно невысокая ударная вязкость и значительное рассеяние результатов объясняются крупным зерном в зоне сварного стыка. Ударная вязкость может быть повышена последующей термической обработкой (высоким отпуском или нормализацией).

Под точечную и шовную сварку заготовки собирают в сборочносварочных приспособлениях или на выполненных точечной сваркой прихватках с шагом 50...80 мм. Точечной и шовной сваркой сваривают металл толщиной 0,05...6 мм; основной тип соединения — нахлесточное. Для сварки сталей толщиной до 4 мм используют универсальные серийные машины. При сварке низкоуглеродистых сталей толщиной до 2. мм переменный ток промышленной частоты протекает непрерывно в виде одного импульса, а давление, приложенное к электродам, остается постоянным на протяжении всего процесса. При большей толщине кроме основного дается дополнительный импульс или используется цикл с одним импульсом и переменной силой давления (проковкой). Шовную сварку осуществляют при постоянных скорости сварки и давлении и прерывистом включении тока.

Сварочный нагрев и последующее охлаждение настолько изменяют структуру и свойства чугуна в зоне расплавления и ЗТВ, что получить сварные соединения без дефектов с необходимым уровнем свойств оказывается весьма затруднительно. В связи с этим чугун относится к материалам, обладающим плохой технологической свариваемостью. Сварка чугуна имеет очень большое распространение как средство исправления брака чугунного литья, ремонта чугунных изделий, а иногда и при изготовлении конструкции.

Причины, затрудняющие получение качественных сварных соединений из чугуна, следующие:

1. Высокие скорости охлаждения, приводят к отбеливанию чугуна, т.е.

появлению участков с выделениями цементита той или иной формы в различном количестве.

2. Вследствие местного неравномерного нагрева металла возникают сварочные напряжения, которые в связи с очень незначительной пластичностью чугуна приводят к образованию трещин в шве и ЗТВ.

3. Интенсивное газовыделение из сварочной ванны, которое продолжается и на стадии кристаллизации, может приводить к образованию пор в металле шва.

4. Повышенная жидкотекучесть чугуна затрудняет удержание расплавленного металла от вытекания и формирование шва.

5. Наличие кремния, а иногда и других элементов в металле сварочной ванны способствует образованию на ее поверхности тугоплавких окислов, приводящих к образованию непроваров.

Разделяют горячую и холодную сварку чугуна.

Для сварки без подогрева деталей из чугуна и заварки дефектов в отливках применяют электроды с фтористо-кальциевым покрытием. Сварка может вестись в нижнем и вертикальном положении. Применяется постоянный ток прямой полярности, можно использовать переменный ток. Сварку производят на участках длиной 30—60 мм. Фтористо-кальциевое покрытие состоит из 50% железного порошка, 27% мрамора, 7,5% плавикового шпата, 4,5% кварца, 2,5% ферромарганца, 2,5% ферросилиция, 6,0% ферротитана, 0,5% соды. Стержень электрода выполнен из меди М-2 или М-3. Электроды допускают сварку в нижнем, вертикальном и полупотолочном положениях.

Применяется постоянный ток обратной полярности: при диаметре электрода 3 мм — 90-110 А; 4 мм — 120—140 А; 5 мм — 160—190 А. Ответственные детали из чугуна сваривают с предварительным их подогревом.

Перед заваркой дефектное место тщательно вырубают и зачищают. Вырубленное место должно иметь плавные очертания без острых углов, в которых жидкий металл может не сплавиться с основным металлом. Свариваемую поверхность располагают горизонтально и вокруг выкладывают форму из графитовых или угольных пластинок, плотно прилегающих к поверхности, препятствующих стеканию расплавленного металла и придающих шву нужные очертания. Иногда применяют форму из огнеупорной глины или формовочной земли, замешанной на жидком стекле, которая должна быть просушена при температуре 50°С.



Pages:   || 2 |
 
Похожие работы:

«1. СОСТОЯНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА БАЙКАЛЬСКОЙ ПРИРОДНОЙ ТЕРРИТОРИИ 1.1. Природные объекты 1.1.1. Озеро Байкал 1.1.1.1. Уровень озера (ТОВР по Иркутской области Енисейского БВУ Росводресурсов, Иркутское УГМС Росгидромета, ФГУНПП Росгеолфонд) Среднемноголетние элементы водного баланса, определяющие уровень Байкала, показаны на рис. 1.1.1.1.1. С 1960 года уровень озера зависит не только от соотношения выпавших на его водосборном бассейне осадков и притока поверхностных и подземных вод (приход),...»

«Правительство Москвы Комитет по архитектуре и градостроительству города Москвы Государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский и проектный институт Генерального плана города Москвы Генпроектное подразделение: НПО ТиД Контракт № 0173200022713000019 Название и № подразделения: НПО Экология Договор № 5-13/8 (НПО СиР ПК) Подготовка проекта планировки участка линейного объекта улично-дорожной сети – МКАД. Участок от Звенигородского шоссе до Волоколамского шоссе Пояснительная записка...»

«Источник публикации Библиотека Российской газеты, 5, 1995 07.04.11 12:05 Источник публикации Библиотека Российской газеты, 5, 1995 Одобрена Правительством Российской Федерации (Протокол от 15 декабря 1994 г. N 31) ГЕНЕРАЛЬНАЯ СХЕМА РАССЕЛЕНИЯ НА ТЕРРИТОРИИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ (ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ) ВВЕДЕНИЕ Генеральная схема расселения на территории России разработана в соответствии с Постановлением Совета Министров - Правительства Российской Федерации от 23 февраля 1993 г. N 160 О плане...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тюменский государственный нефтегазовый университет Тюменский университет ОТЧЕТ О САМООБСЛЕДОВАНИИ ОСНОВНОЙ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ 270802 Строительство и эксплуатация зданий и сооружений код, наименование Отчет рассмотрен на Педагогическом совете Отделения НПО НПО/СПО Института транспорта 23 октября_...»

«ГОСУДАРСТВЕННЫЕ ЗАКУПКИ В СЕКТОРЕ СТРОИТЕЛЬСТВА - РУКОВОДСТВО ДЛЯ ПОСТАВЩИКОВ 2010:5 Содержание 1. О данном руководстве 2 1.1. Положения и цели 2 1.2. Область применения 2 1.3. Об информации 3 1.4. Эксперты 3 2. Законодательство 4 3. Термины и определения 5 4. Подготовка закупки 4.1. Компетентность 4.2. Знание отраслевых документов 4.3. Распределение обязанностей в органе власти, проводящем тендер 4.4. Отвод пристрастного консультанта 4.5. Маркетинг компании 4.6. Поиск закупок 4.7. Процедуры...»

«Zbir cборник raportw naukowych научных докладов teoria i praktyka-znaczenie bada Теория и практика актуальных научных исследований naukowych 29.07.2013 - 31.07.2013 29.07.2013 - 31.07.2013 часть 1 cz 1 Люблин Lublin 2013 2013 удк 082 ббк 94 Z 40 wydawca: Sp. z o.o. Diamond trading tour Druk i oprawa: Sp. z o.o. Diamond trading tour adres wydawcy i redacji: warszawa, ul. wyszogrodzka,16 e-mail: info@conferenc.pl cena (zl.): bezpatnie Zbir raportw naukowych. Z 40 Zbir raportw naukowych. „teoria i...»

«Строительство уникальных зданий и сооружений. ISSN 2304-6295. 1 (16). 2014. 23-35 journal homepage: www.unistroy.spb.ru Численное моделирование стационарного теплообмена панельного здания серии ОД4 1 2 3 4 И.А. Гаас, С.А. Старцев, Н.С. Харьков, Д.С. Шуравина ФГБОУ ВПО Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, 195251, Россия, Санкт-Петербург, Политехническая, 29. ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ История Ключевые слова Подана в редакцию11 ноября 2013 энергоэффективность...»

«РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ 24/10/5 Одобрено кафедрой Здания и сооружения на транспорте ТЕХНОЛОГИЯ ВОЗВЕДЕНИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ Задание на курсовой проект с методическими указаниями для студентов V курса специальности 270102 ПРОМЫШЛЕННОЕ И ГРАЖДАНСКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО Москва – 2006 С о с т а в и т е л и : канд. техн. наук, проф. Б.В. Зайцев доц. М.П. Голышкова ст.преп. А.М. Белозерский Р е ц е н з е н т — докт. техн. наук, проф. В.А. Фисун ©...»

«WWW.MEDLINE.RU ТОМ 8, ЭКОЛОГИЯ, ИЮНЬ 2007 Дата поступления: 06.04.2007 ДОКЛАД ПОДХОДЫ К ФОРМИРОВАНИЮ БАЗЫ ДАННЫХ МЕДИКОДОЗИМЕТРИЧЕСКОГО РЕГИСТРА РЕСПУБЛИКИ АЛТАЙ (доклад на заседании РНКРЗ при РАМН) Заслуженный врач Российской Федерации, доктор медицинских наук, профессор Н.А. Мешков Комплексные научные исследования по оценке последствий ядерных испытаний на Семипалатинском полигоне для территории и населения Республики Алтай проводятся с 1993 года на основании целого ряда документов [1-7]....»

«2011 Географический вестник 4(19) География и географы 9. Малхазова С.М., Е.Г. Мяло, Г.Н. Огуреева. А.Г.Воронов как глава научной школы биогеографии Московского университета // Биогеография в Московском университете. Кафедра биогеографии. ГЕОС. М., 2006. С. 4-12. 10. Малхазова С.М., Мяло Е.Г., Огуреева Г.Н., Леонова Н.Б. История становления и развития. Географические научные школы Московского университета. М.: Издат. дом Городец, 2008. С. 282Профессора Пермского государственного университета...»

«АННОТАЦИЯ ОСНОВНОЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ 210100.68 Электроника и наноэлектроника Код Квалификация Магистр (степень) Очная Формы обучения Трудоемкость 120 зачетных единиц освоения ООП 2 года Срок обучения Чернов М.П., зам. директора ЗАО СКТБ Хроматэк; Состав общественно- 1. Вохминцев В.В., зам главного инженера ОАО ММЗ; профессионального 2. Лапин В.А., директор НПФ Метахром; экспертного совета 3. Козлов П.И., зам. директора по качеству ФГУП ЗПП; 4. Серебряков О.А., исполнительный директор...»

«Это наша Земля? (Олеся Чернявская, 13 лет, пос. Омсукчан) Памяти коллег и друзей, любивших и знавших этот край: А. П. Васьковского, П. П. Лычагина, А. А. Меженного, А. П. Хохрякова, Ф. Б. Чернявского Р О СС И ЙС К А Я А К А Д Е М И Я Н АУ К Д А Л ЬН ЕВОСТОЧ НОЕ ОТД Е Л ЕН И Е И Н С Т И Т У Т Б И О Л О Г И Ч Е С К И Х П Р О Б Л Е М С Е В Е РА А. В. Андреев Э ТА Л О Н Ы П Р И Р О Д Ы ОХОТСКО-КОЛЫМСКОГО К РА Я М А ГА Д А Н, 2 0 1 3 УДК 502.4 (511.65) ББК 28.088 (2Р55) А Утверждено к печати Учёным...»

«ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН ПО ЗЕМЕЛЬНЫМ РЕСУРСАМ, ГЕОДЕЗИИ, КАРТОГРАФИИ И ГОСУДАРСТВЕННОМУ КАДАСТРУ ВЕДОМСТВЕННЫЕ НОРМАТИВНЫЕ АКТЫ УКАЗАНИЯ ПО УСТАНОВЛЕНИЮ, УТОЧНЕНИЮ И ВОССТАНОВЛЕНИЮ ГРАНИЦ (МЕЖЕВАНИЮ) ЗЕМЕЛЬНЫХ УЧАСТКОВ ВНА – 29 – 004 - 09 Обязательна для всех предприятий, организаций и учреждений, выполняющих землеустроительные работы, независимо от их ведомственной принадлежности и форм собственности Утверждена Государственным комитетом Республики Узбекистан по земельным...»

«Организация Объединенных Наций A/HRC/WG.6/7/QAT/1 Генеральная Ассамблея Distr.: General 19 November 2009 Russian Original: Arabic Совет по правам человека Рабочая группа по универсальному периодическому обзору Седьмая сессия Женева, 819 февраля 2010 года Национальный доклад, представляемый в соответствии с пунктом 15 а) приложения к резолюции 5/1 Совета по правам человека* Государство Катар * Настоящий документ до представления в службы перевода Организации Объединенных Наций не редактировался....»

«Сорок лет полевым лабораториям устойчивого развития – стр. 2 Мир Ежеквартальный информационный бюллетень по естественным наук ам Том 9, № 4 Октябрь–декабрь 2011 года РЕДАКЦИОННАЯ СТАТЬЯ В ЭТОМ НОМЕРЕ Лаборатории другого ТЕМА НОМЕРА 2 Сорок лет полевым лабораториям уровня и качества устойчивого развития НОВОСТИ В этом номере мы отмечаем сорокалетний юбилей программы Человек и биосфера (МАБ). 13 18 новых биосферных резерватов Первая встреча в рамках этой программы состоялась в 1971 году на фоне...»

«Название документа СП 40-102-2000. Проектирование и монтаж трубопроводов систем водоснабжения и канализации из полимерных материалов. Общие требования (одобрен Постановлением Госстроя РФ от 16.08.2000 N 80) Источник публикации М.: Госстрой России, ГУП ЦПП, 2001 Примечание к документу Взамен СП 478-80. Текст документа Одобрен и рекомендован к применению Постановлением Госстроя РФ от 16 августа 2000 г. N 80 СИСТЕМА НОРМАТИВНЫХ ДОКУМЕНТОВ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ СВОД ПРАВИЛ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И...»

«РУССКИЙ СБОРНИК РУССКИЙ СБОРНИК ИсследованИя по ИсторИИ россИИ редакторы-составители: О. Р. Айрапетов, Мирослав Йованович, М. А. Колеров, Брюс Меннинг, Пол Чейсти Том I Модест Колеров 2009 УДК 947(08) ББК 63.3 Р89 Редактор О.В.Эдельман РУССКИЙ СБОРНИК: Исследования по истории России/Ред.сост. О.Р.Айрапетов, Мирослав Йованович, М.А.Колеров, Брюс Меннинг, Пол Чейсти. Том I. М.: МОДЕСТ КОЛЕРОВ, 2009 © Авторы статей ISBN 1234567985465 © С.Зиновьев, оформление серии СОдеРжаНИе Н.А.Соколова....»

«      (Страница №1) Б. И. ГОЛУБЕВ                                       ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМОВ СТРОИТЕЛЬНЫХ РАБОТ                                                   ИЗДАТЕЛЬСТВО БУДIВЕЛЬНИК КИЕВ- (Страница №2)   6С Г УДК 69.003.           Голубев Б. И. Определение объемов строительных работ- Киев, Будiвельник, 1975, Стр.    В ...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации ФГБОУ ВПО Уральский государственный лесотехнический университет Кафедра начертательной геометрии и машиностроительного черчения Одобрена: Утверждаю кафедрой НГ и МЧ Декан ЛХФ Протокол от_20г. № _ Зав кафедрой Нагимов З. Я. Методической комиссией ЛХФ _ 200 г. Протокол от 20 г. №_ Председатель ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ Б2Б3 Начертательная геометрия. Направление бакалавриата 250700.62 Ландшафтная архитектура Количество зачетных единиц...»

«СВЕДЕНИЯ О НАУЧНЫХ РУКОВОДИТЕЛЯХ АСПИРАНТОВ КАФЕДРЫ ЭКОЛОГИИ, БОТАНИКИ И ОХРАНЫ ПРИРОДЫ САМГУ ПО СПЕЦИАЛЬНОСТЯМ 03.02.08 – ЭКОЛОГИЯ (БИОЛОГИЯ) И 03.02.01 – БОТАНИКА 1. Матвеев Николай Михайлович – заведующий кафедрой, доктор биологических наук, профессор, заслуженный работник высшей школы РФ. Руководит аспирантами по специальностям 03.02.08 – экология (биология) и 03.02.01 – ботаника. Сфера научных интересов: экология лесных растительных сообществ в степной зоне, экология видовых популяций...»






 
© 2014 www.kniga.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Книги, пособия, учебники, издания, публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.